C. Avancées récentes des travaux Avancées récentes des travaux Avancées récentes des travaux Avancées récentes des travau
3- le système de reconnaissance de l’ARNt Ala par l’AlaRS est basé sur un autre élément d’identité que la paire G:U Deux systèmes pourraient alors exister : (i) soit
l’anticodon de l’ARNtAla est devenu un élément d’identité, ceci permettrait aux AlaRS de distinguer facilement les ARNtAla des ARNtVal ; (ii) soit le nouvel élément d’identité de l’ARNtAla est ailleurs, mais il serait alors également présent dans l’ARNtVal. Dans ces deux cas, pour éviter une aminoacylation des ARNtVal par l’Alanine, l’anticodon UAC (de l’ARNtVal) deviendrait un élément anti-déterminant, inhibant ainsi sa reconnaissance par l’AlaRS.
Parmi ces trois hypothèses, la première semble être la moins probable. Comme nous l’avons vu précédemment, il serait étonnant que cet ARNt bivalent ait été sélectionné si l’un des deux ARNt ne complète pas sa fonction.
La seconde hypothèse semble plus réaliste. L’édition post-transcriptionnelle d’ARNt mitochondriaux a déjà été décrite de nombreuses fois chez des organismes animaux très variés (Yokobori & Pääbo 1995b;1995a; Tomita et al. 1996; Yokobori & Pääbo 1997; Reichert & Mörl 2000; Leigh & Lang 2004). Cela est notamment le cas chez un Arthropode (le Chilopode Lithobius forficatus) où 21 des 22 ARNt mitochondriaux subissent une édition quasi complète de leur bras accepteur (Lavrov et al. 2000). Un tel phénomène d’édition des transcrits d’ARNtAla chez A. vulgare pourrait alors restaurer une paire G:U dans le bras accepteur. Pour vérifier cela, il faudra séquencer les extrémités 5’ et 3’ des transcrits d’ARNtAla après une étape de circularisation de l’ARNt. Cette expérience est actuellement en cours pour vérifier cette hypothèse.
Enfin, l’hypothèse d’un changement d’élément d’identité de l’ARNtAla est également possible. Les éléments d’identités des ARNt mitochondriaux semblent assez variables chez les Métazoaires (Helm et al. 2000; Fender et al. 2006), et il ne paraît pas impossible que les interactions ARNt/aaRS se soient simplifiées dans ce groupe. En ce qui concerne l’ARNtAla, il a déjà été évoqué chez l’homme la possibilité d’un nouveau jeu d’identité qui nécessiterait
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Figure V-5 : Conservation des bases nucléotidiques de l’ARNtAla mitochondrial des Crustacés Péracarides. Travail réalisé à partir des ARNtAla de Metacrangonyx longipes (Bauzà-Ribot et al. 2009), Parhyale hawaiensis (Cook et al. 2005), Ligia oceanica (Kilpert & Podsiadlowski 2006),
Idotea baltica (Podsiadlowski & Bartolomaeus 2006) et de l’ARNtAla/Val d’Armadillidium vulgare. Les bases rouges désignent les nucléotides conservés chez les cinq espèces et les bases orange désignent les nucléotides conservés chez quatre espèces sur cinq. Les points noirs désignent des bases qui ne sont pas toujours présentes dans l’ARNt.
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l’utilisation exceptionnelle de la portion C-terminal de l’AlaRS (au lieu de la portion N- terminale) pour la reconnaissance de l’ARNtAla (Dickey et al. 2006). Il est donc possible qu’une telle modification ait eu lieu chez les Crustacés Péracarides.
Afin d’identifier d’éventuelles bases conservées dans les ARNtAla, un alignement des séquences des ARNtAla mitochondriaux des cinq espèces de Péracarides, dont le génome mitochondrial est connu, a été réalisé. En dehors de la boucle de l’anticodon, seules quelques bases U et A sont présentes dans tous ces ARNtAla. C’est le cas notamment des couples A1:U72 dans le bras accepteur, et U11:A24 dans le bras « D » (figure V-5). Il existe également quelques bases isolées conservées dans cet ARNt, dans la boucle de l’anticodon, ainsi que dans le reste de l’ARNt. Toutefois, il est difficile de savoir si ces bases peuvent entrer en jeu dans l’identité de l’ARNt. Comme nous l’avons vu dans le génome mitochondrial d’A. vulgare, les gènes d’ARNt sont souvent riches en AT. Il n’est donc pas étonnant de voir ces nucléotides présents dans les ARNtAla de plusieurs espèces.
Dans le cas d’un réel changement d’identité de l’ARNtAla des Péracarides, les nucléotides qui semblent les plus probables pour constituer un élément d’identité reconnaissable pour les AlaRS sont les bases G et C de l’anticodon UGC. Les anticodons possèdent les nucléotides les plus spécifiques aux ARNt et sont les éléments d’identité de beaucoup d’autres ARNt dans de nombreux génomes (Giegé et al. 1998). Il est donc fortement probable que le système de reconnaissance AlaRS/ARNtAla des Péracarides ait évolué vers ce principe.
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ConclusionConclusionConclusionConclusionssss
Après la découverte du gène de l’ARNt bivalent lors du séquençage de l’ADNmt d’A. vulgare, nous nous sommes intéressés de plus près à cette hétéroplasmie. Tout d’abord, nous avons démontré que cette hétéroplasmie est constitutive de ce génome : l’ARNtAla/Val est transmis systématiquement à chaque individu, à chaque génération. Nous avons vu ensuite que la structure de cet ARNt bivalent semble être correcte (forme canonique caractéristique des ARNt), que ces deux gènes sont bien exprimés dans les mitochondries et dans des quantités relativement égales.
En recherchant cette hétéroplasmie chez plusieurs autres Oniscidea, nous avons également montré que ce gène d’ARNt bivalent est présent chez un grand nombre d’espèces. Nous en avons déduit, grâce aux datations fossiles, que cet ARNt bivalent est transmis chez les Oniscidea depuis au moins 30 millions d’années, date de l’émergence des principales familles actuelles d’Oniscidea. Cette hétéroplasmie a donc pu se transmettre grâce à l’effet d’une sélection balancée favorisant ces deux gènes essentiels à la traduction mitochondriale permettant ainsi d’ « éviter » l’élimination de cette hétéroplasmie par le goulot d’étranglement qui a lieu lors de l’ovogenèse.
L’expression de ces deux gènes ainsi que leur transmission sur un long temps évolutif semble donc attester de la fonctionnalité de ces gènes. Toutefois, en analysant plus précisément la séquence de ce gène d’ARNt bivalent, nous avons observé l’absence de l’élément d’identité de l’ARNtAla. Cet élément d’identité, que l’on retrouve sur tous les ARNtAla du vivant (ADN bactériens, ADN nucléaires, mitochondriaux et chloroplastiques des Eucaryotes) est généralement constitué par une paire de nucléotides G:U dans le bras accepteur. Il semblerait que cet élément d’identité ait disparu au cours de l’évolution des Péracarides, puisqu’il ne se retrouve pas dans les ARNtAla des Amphipodes et des Isopodes dont le génome mitochondrial a été séquencé. Cependant, nous ne savons pas comment les aminoacyl-ARNt synthétases peuvent discriminer les ARNtAla des ARNtVal chez les Oniscidea possédant un ARNt bivalent. Soit il existe un mécanisme d’édition qui restaure la paire G:U dans le bras accepteur, soit l’ARNtAla possède un nouvel élément d’identité.
Distribution de l’ADNmt atypique
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